生物質能主要通過直接燃燒、氣化、液化和厭氧發酵方式被加以利用。因其具有揮發分高、炭活性高、排放污染小等特點,特別適合燃燒轉化利用,是一種優質燃料。與較為成熟的壓制成型的生物質燃料相比,生物質粉體燃料的制作過程簡單、加工能耗較低、燃燒效率高,在生物質能的開發利用中具有很大潛力。
中國在生物質懸浮燃燒的利用方面起步較晚,關于生物質懸浮燃燒的理論研究與應用研究還處在起步階段。肖波等提出生物質粉體三段式燃燒模型,據此模型設計了專用燃燒爐,并將農業廢棄物破碎成粉體后,直接噴入研制的燃燒實驗爐內燃燒,研究生物質粉體燃燒特性。針對常見的農作物秸稈粉,在研制出的新型生物質粉體燃燒器上,開展生物質懸浮燃燒特性實驗研究,研究預燃室燃燒器內溫度分布,燃料進料量,一、二次風配比和粒徑對爐膛溫度和煙氣排放等的影響。
燃料進料量的影響
粉體燃料進料量通過變頻器調節進料螺旋的速度來進行控制,進料螺旋的旋轉速度越大進料量多。生物質粉體燃料的揮發分含量較高,在預燃室內進行熱解析出,在鍋爐內的燃燒類似于氣體的燃燒,因此進料量的控制非常重要。由于粉體燃料在預燃室內揮發分析出量增大,燃燒加劇,預燃室溫度迅速升高,預燃室內的高溫又加快了燃料揮發分的析出和燃燒速度,使燃料主要在預燃室燃燒而不是在爐膛,從而降低了熱效率。
一二次風配比的影響
二次風不僅能對一次風進行補充,還可對預燃室氣流進行調節,二次風通過導流葉片旋流進入預燃室,使空氣與粉體燃料的混合物在預燃室內螺旋前進,在噴口處形成燃燒火炬,增加粉體燃料在預燃室揮發分析出的路程,使得燃燒更加充分。一、二次風配比較大時,二次風量較小,爐膛中空氣與粉體燃料的混合不充分,燃燒不完全,CO含量較高。
粒徑的影響
小粒徑的燃料能被快速加熱,比大粒徑燃料更早地釋放出揮發分,減小生物質粉粒徑可有效改善生物質粉燃料的燃燒性能,但生物質粉粒徑并非越小越好。生物質粉粒徑過小,易導致燃料未進入爐膛就燃燒完全;生物質粉粒徑過大會延遲燃料的揮發和燃燒,使燃燒反應移向爐膛出口位置,導致揮發分及碳粒未來得及完全燃燒就被排出,增加煙氣中未燃燒的揮發分和CO 含量。預燃室的旋流設計,增加了燃料燃燒路程,可適當放寬粒徑要求,一方面降低磨粉成本,另一方面可改善磨制過程中存在的安全問題。